CN108303143A - 地下中子能电站监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种地下中子能电站监测系统及方法，该系统包括：现场数据监测元件系统、至少一数据采集控制模块、至少一信号传输系统及至少一远程终端系统；现场数据监测元件系统，测量不同测点的状态数据；数据采集控制模块，采集状态数据，接收远程终端系统反馈的控制指令，并根据控制指令向地下中子能电站的子系统发出具体动作指令；信号传输系统，接收状态数据，并将状态数据输出给远程终端系统；远程终端系统，连接信号传输系统，用于接收状态数据，并根据状态数据进行下一时段状态预测及安全性预报。本发明能够解决地下中子能电站结构体系的热、水、力和化学状态的监测问题，依据监测数据的智能分析和预测，可及时反馈控制信号，进而确保地下中子能电站的安全。

Description

地下中子能电站监测系统及方法

技术领域

本发明是关于地下中子能电站结构体系的监测技术，特别是关于一种地下中子能电站监测系统及方法。

背景技术

隧道的监测过程一般是通过现场监控量测获取隧道的变形和结构受力数据，并采用统计学等方法对数据进行分析处理，最后把分析结果及时反馈于隧道的设计与施工，以保证隧道施工安全同时降低工程成本。

目前大多数隧道监测系统还存在数据采集周期长、数据管理紊乱、预测结果可靠性低、预报标准难以确定、三维可视化程度低、实用范围小等缺陷，并且目前的隧道监测多集中于施工期的监测，而忽略运营期的长期健康监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种地下中子能电站结构体系的监测系统及方法，能够解决地下中子能电站结构体系的热、水、力和化学(放射性)状态的监测问题，并依据监测数据的智能分析和预测及时反馈控制信号，通过现场控制，实现地下结构体的热、水、力、化学状态控制，进而确保地下中子能电站的安全。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种地下中子能电站监测系统，包括：现场数据监测元件系统、至少一数据采集控制模块、至少一信号传输系统及至少一远程终端系统；

所述现场数据监测元件系统，用于测量不同测点的状态数据，所述状态数据包含：热力学状态量、水力学状态量、力学状态量及化学状态量；

所述数据采集控制模块，连接所述现场数据监测元件系统，用于采集所述状态数据，接收所述远程终端系统反馈的控制指令，并根据所述控制指令对所述地下中子能电站进行调节；

所述信号传输系统，连接所述数据采集模块，用于接收所述状态数据，将所述状态数据输出给所述远程终端系统，并将所述控制指令发送给所述数据采集控制模块；

所述远程终端系统，连接所述信号传输系统，用于接收所述状态数据，并根据所述状态数据进行下一时段状态预测及安全性预报；当预测结果超过预设的预警值时，通过所述信号传输系统向所述采集控制系统发出所述控制指令。

在本发明的实施方式中，所述现场数据监测元件系统设置在地下中子能电站隧道的不同监测断面上；所述现场数据监测元件系统包括：

热力学状态监测元件，用于监测不同测点的热力学状态量；

水力学状态监测元件，用于监测不同测点的水力学状态量；

力学状态监测元件，用于监测不同测点的力学状态量；

化学状态监测元件，用于监测不同测点的化学状态量。

在本发明的实施方式中，所述地下中子能电站的隧道沿隧道轴线方向划分为：中子源设备洞室区段，能量产生洞室区段及附属区段；

所述隧道每隔8m至10m布设一个力学监测断面上，所述力学状态监测元件布置于各所述力学监测断面上；

所述中子源设备洞室区段每隔5m至8m布设一个热力学监测断面，所述能量产生洞室区段每隔3m布设一个热力学监测断面，所述附属区段每隔10m至15m布设一个热力学监测断面，所述热力学状态监测元件设置在各所述热力学监测断面上；

所述中子源设备洞室区段每隔5m至8m布设一个水力学监测断面，所述能量产生洞室区段每隔3m布设一个水力学监测断面，所述附属区段每隔10m至15m布设一个水力学监测断面，所述水力学状态监测元件设置在各所述水力学监测断面上；

所述能量产生洞室区段每隔3m至5m布设一个化学监测断面，所述化学状态监测元件设置在各所述化学监测断面上。

在本发明的实施方式中，每个力学监测断面上设置至少6个监测轴线，每条检测轴线上设置多个力学状态监测元件，例如4个。沿每条所述监测轴线，力学状态监测元件由洞内向洞外依次2m，5m和10m设置；所述检测轴线的方向包括：拱顶方向、两个拱顶45°夹角方向、拱底及两个拱底45°夹角方向。

在本发明的实施方式中，每个热力学监测断面上设置至少4个监测轴线，每条检测轴线上设置多个热力学状态监测元件，例如6个。沿所述监测轴线，所述热力学状态监测元件由洞内向洞外依次1m，2m，3m，5m和7m；所述检测轴线的方向包括：两个水平方向及两个竖直方向。

在本发明的实施方式中，每个水力学监测断面上设置至少3个监测轴线，每条检测轴线上设置多个水力学状态监测元件，例如6个。沿所述监测轴线，所述水力学状态监测元件由洞内向洞外依次1m，3m，5m，7m和10m；所述监测轴线的方向包括：竖直向上方向及两个与该竖直方向夹角为120度的方向。

在本发明的实施方式中，每个化学监测断面上设置至少1个监测轴线，每条检测轴线上设置多个化学状态监测元件，例如7个。沿所述监测轴线方向，所述化学状态监测元件由洞内向洞外依次1m，1m，1m，3m，5m和10m。

在本发明的实施方式中，所述远程终端系统具体用于：根据所述状态数据生成时程曲线，并基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报。

在本发明的实施方式中，所述远程终端系统包括：

数据分析模块，用于根据所述状态数据生成时程曲线，并基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报，并判断预测结果是否超过预设的预警值；

反馈控制模块，如果预测结果超过预设的预警值，向所述数据采集控制模块反馈控制指令，以使所述数据采集控制模块对所述地下中子能电站进行调节。

在本发明的实施方式中，所述远程终端系统还包括：

数据显示模块，用于显示监测结果、预测结果及预警信息；

数据储存模块，用于借助硬盘及云存储进行数据存储；

移动客户端，用于进行数字化显示及人工预警。

在本发明的实施方式中，所述时程曲线包括：应力-时间曲线，应变-时间曲线，位移-时间曲线，温度-时间曲线及离子浓度-时间曲线；基于所述时程曲线，所述数据分析模块利用神经网络算法进行训练，得到预测应力-时间曲线、预测应变-时间曲线、预测位移-时间曲线、预测温度-时间曲线及预测离子浓度-时间曲线，实现下一时段状态预测；并利用数值分析方法(例如多场耦合分析方法等)和优化算法对结构体系的核心参数进行反馈，并预测围岩稳定性、结构承载力、温度场、渗流场及化学场。

本发明提供一种地下中子能电站监测方法，包括：

现场数据监测元件系统测量不同测点的状态数据，所述状态数据包含：热力学状态量、水力学状态量、力学状态量及化学状态量；

数据采集控制模块采集所述状态数据，接收一远程终端系统反馈的控制指令，并根据所述控制指令对所述地下中子能电站进行调节；

信号传输系统接收所述状态数据，并将所述状态数据输出给所述远程终端系统，并将所述控制指令发送给所述数据采集控制模块；

所述远程终端系统接收所述状态数据，并根据所述状态数据进行下一时段状态预测及安全性预报。

在本发明的实施方式中，所述远程终端系统接收所述状态数据，并根据所述状态数据进行下一时段状态预测及安全性预报，包括：

根据所述状态数据生成时程曲线，并基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报；并判断预测结果是否超过预设的预警值；

如果预测结果超过预设的预警值，向所述数据采集控制模块反馈控制指令，以使所述数据采集控制模块对所述地下中子能电站进行调节。

在本发明的实施方式中，所述时程曲线包括：应力-时间曲线，应变-时间曲线，位移-时间曲线，温度-时间曲线及离子浓度-时间曲线；所述基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报，包括：

基于所述时程曲线，利用神经网络算法进行训练，得到预测应力-时间曲线、预测应变-时间曲线、预测位移-时间曲线、预测温度-时间曲线及预测离子浓度-时间曲线，实现下一时段状态预测；

利用有数值分析方法和优化算法对结构体系的核心参数进行反馈，并预测围岩稳定性、结构承载力、温度场、渗流场及化学场。

本发明的地下中子能电站监测系统，能够解决地下中子能电站结构体系的热、水、力和化学(放射性)状态的监测问题，依据监测数据的智能分析和预测，可及时反馈控制信号，通过现场控制，实现地下中子能电站结构体的热、水、力、化学状态控制，进而确保地下中子能电站的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的地下中子能电站监测系统的结构框图；

图2为本发明实施例的地下中子能电站监测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例沿隧道轴线方向的各区段的监测断面示意图；

图4为本发明实施例的力学监测断面布置示意图；

图5为本发明实施例的热力学监测断面布置示意图；

图6为本发明实施例的水力学监测断面布置示意图；

图7为本发明实施例的化学监测断面布置示意图；

图8为本发明实施例的数据分析模块的执行流程图；

图9为本发明实施例的热-水-力-化学多场耦合机理示意图；

图10为本发明实施例的地下中子能电站监测方法流程图一；

图11为本发明实施例的地下中子能电站监测方法流程图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种地下中子能电站监测系统，包括：现场数据监测元件系统1、至少一数据采集控制模块2、至少一信号传输系统3及至少一远程终端系统4。

其中，现场数据监测元件系统1用于测量不同测点的状态数据。状态数据包含：热力学状态量、水力学状态量、力学状态量及化学状态量等。

数据采集控制模块2所述现场数据监测元件系统1，用于采集现场数据监测元件系统1测量的状态数据，接收远程终端系统反馈的控制指令，并根据控制指令对地下中子能电站进行调节。

信号传输系统3连接数据采集模块，用于接收状态数据，将状态数据输出给所述远程终端系统4，并将控制指令发送给数据采集控制模块2。

远程终端系统4连接信号传输系统3，用于接收状态数据，并根据状态数据进行下一时段状态预测及安全性预报。

在本发明的实施方式中，现场数据监测元件系统1设置在地下中子能电站隧洞的断面(又称为监测断面)上。如图2所示，现场数据监测元件系统1主要包括：热力学状态监测元件11，水力学状态监测元件12，力学状态监测元件13及化学状态监测元件14。

热力学状态监测元件11，用于监测不同测点的热力学状态量。

具体地，热力学状态监测元件11应具有大的监测量测范围(10-400℃)，能够实现高温(400℃)的准确监测，并具有较好的工作寿命。可采用热电偶监测元件，也可采用光纤传感器。

具体地，水力学状态监测元件12，用于监测不同测点的水力学状态量。水力学状态监测元件12应能实现-200MPa至5MPa水压的测量，能够具有足够强的耐腐蚀性，并具有较好的工作寿命。

具体地，水力学状态监测元件12的周围最好同时布设水压、相对湿度的监测元件，实现监测数据的相互校核。一般地，可采用温湿传感器监测相对适度，采用压力传感器监测水压变化。

力学状态监测元件13，用于监测不同测点的力学状态量。

具体地，力学状态监测元件13应实现应力、应变、位移等的监测。一般地，可采用应变片、应力计和位移计实现力学状态的测量，也可采用光纤传感器。

化学状态监测元件14，用于监测不同测点的化学状态量，一般应该实现对化学离子浓度和辐射强度的测量。

在本发明的实施方式中，所述地下中子能电站的隧道沿隧道轴线方向划分为：中子源设备洞室区段A，能量产生洞室区段B及附属区段C三个区段。如图3所示，中子源设备洞室区段一般放置中子源产生设备A-1和离子束传输管A-2；能量产生洞室区段一般用于放置中子能产生装置B-1；附属区段C一般用于蒸汽传输管C-1、热点联供设备C-2、电传输管线C-3和热传输管线C-4。

隧道每隔8m至10m布设一个力学监测断面上，力学状态监测元件13布置于各力学监测断面上，即，每个区段均布设有监测断面，用于布置力学状态监测元件13。

中子源设备洞室区段每隔5m至8m布设一个热力学监测断面，能量产生洞室区段每隔3m布设一个热力学监测断面，附属区段每隔10m至15m布设一个热力学监测断面，热力学状态监测元件11设置在各热力学监测断面上。

中子源设备洞室区段每隔5m至8m布设一个水力学监测断面，能量产生洞室区段每隔3m布设一个水力学监测断面，附属区段每隔10m至15m布设一个水力学监测断面，水力学状态监测元件12设置在各水力学监测断面上。

能量产生洞室区段每隔3m至5m布设一个化学监测断面，化学状态监测元件14设置在各所述化学监测断面上。

力学状态监测元件13包括应力状态监测元件、应变状态监测元件及位移监测元件。如图4所示，每个力学监测断面上设置至少6个监测轴线，每条检测轴线上设置多个力学状态监测元件，例如4个。沿每条所述监测轴线，力学状态监测元件由洞内向洞外依次2m，5m和10m设置；所述监测轴线的方向包括：拱顶方向、两个拱顶45°夹角方向、拱底及两个拱底45°夹角方向，本发明不以此为限。另外，隧洞的衬砌上应至少布设一个应力状态监测元件、应变状态监测元件及位移监测元件。根据地下中子能电站的地质和具体工况，监测轴线的布置以及力学状态监测元件13的间距可以酌情调整。

热力学状态监测元件11可以为温度监测元件。如图5所示，每个热力学监测断面上设置至少4个监测轴线，每条监测轴线上设置多个热力学状态监测元件，例如6个。沿所述监测轴线，所述热力学状态监测元件由洞内向洞外依次1m，2m，3m，5m和7m；所述检测轴线的方向包括：两个水平方向及两个竖直方向，本发明不以此为限。

水力学状态监测元件12可以为水压监测元件。如图6所示，每个水力学状态监测元件12所在的水力学监测断面上设置至少3个监测轴线，例如可以包括：竖直向上方向及两个与该竖直方向夹角为120度的方向，本发明不以此为限。在本发明的实施方式中，每个监测轴线上布置3-5个水压监测元件，沿监测轴线，水力学状态监测元件由洞内向洞外依次间隔为1m，3m，5m，7m和10m。在本发明的实施方式中，可以在至少一个监测轴线附近(周围)布设一个相对湿度监测轴线。较佳地，在能量产生洞室周围的多圈层结构体系中，每个圈层内至少应布设一个水力监测元件12。

如图7所示，在本发明的实施方式中，每个化学监测断面上设置至少1个监测轴线，每条监测轴线上设置多个化学状态监测元件14，例如7个。沿监测轴线方向，化学状态监测元件14由洞内向洞外依次1m，1m，1m，3m，5m和10m，本发明不以此为限。

数据采集控制模块2的数量可以为两套，其中一个备用。两套系统相互独立，增加了系统的冗余度，保证了采集数据的可靠性。一实施例中，如图2所示，每个数据采集控制模块2包括控制模块21及数据存储模块22。控制模块21除了用于采集现场数据监测元件系统1测量的状态数据，还用于接受远程终端系统4传来的反馈指令信号(控制指令)，实现对地下中子能电站中水循环系统、洞内通风系统的控制，进而实现对结构体的水、力和温度状态控制。例如，当远程终端系统4分析得到中子能产生洞室的结构内力过大或者温度过高时，可以发出加快余热集散的指令，进而加大余热的排出，降低结构的温度内力和温度，实现对温度和力学状态的控制。

一般情况下，仅有一套数据采集控制模块2运行，实现数据的采集、控制，当中间某一个环节出错时，会自动启动第二套数据采集控制模块2进行数据的采集、控制，从而增加系统的冗余度。同时，可安排专职人员对出错的数据采集控制模块2进行维修，恢复正常，实现对在运行系统的补充。两套数据采集控制模块2相互补充，增加了系统的冗余度，提高了数据实时采集传输的概率。

信号传输系统3连接数据采集模块，用于接收状态数据，将状态数据输出给所述远程终端系统4，并将控制指令发送给数据采集控制模块。

信号传输系统3的数量可以为两套，其中一个备用。一实施例中，信号传播系统3由调制解压器31及信号发射器32组成。信号发射器33可以通过无线信号实现状态数据及控制指令的传播和接收。监测数据经调制解压器31后，经信号发射器32实现远程传播。

一般情况下，仅有一套信号传输系统3运行，实现数据的控制和传输等，当中间某一个环节出错时，会自动启动第二套信号传输系统3进行数据的控制和传输，从而增加系统的冗余度。同时，可安排专职人员对出错系统进行维修，恢复正常，实现对在运行信号传输系统3的补充。两套信号传输系统3相互补充，增加了系统的冗余度，提高了数据的实时采集传输的概率。

在本发明的实施方式中，远程终端系统4可以根据所述状态数据生成时程曲线，并基于时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报。

远程终端系统4的数量可以为两套，其中一个备用。一般情况下，仅有一套远程终端系统4运行，实现数据的处理等，当中间某一个环节出错时，会自动启动第二套远程终端系统4进行数据的处理，从而增加系统的冗余度。同时，可安排专职人员对出错的远程终端系统4进行维修，恢复正常，实现对在运行系统的补充。两套远程终端系统4相互补充，增加了系统的冗余度，提高了数据的实时采集传输的概率。

一实施例中，如图2所示，远程终端系统4包括：数据分析模块41，反馈控制模块42，数据显示模块43，数据储存模块44及移动客户端45。

数据分析模块41，用于根据所述状态数据生成时程曲线，并基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报。

反馈控制模块42，用于判断预测结果是否超过预设的预警值，如果是，向数据采集控制模块反馈控制指令，以使数据采集控制模块对所述地下中子能电站进行调节。

数据显示模块43，用于显示监测结果、预测结果及预警信息。具体地，数据显示模块43可以借助于显示器进行数据图表、预测结果、预警等的显示。

数据储存模块44，用于借助硬盘及云存储进行数据存储，并借助于打印设备对数据、图表等进行打印。

移动客户端45，用于进行数字化显示及人工预警。移动客户端可以是手机、ipad等移动设备。

数据分析模块41采用统计分析、大数据分析技术对监测结果进行处理，依托EXCEL程序实现数据的图表化显示；采用大数据分析技术、人工智能算法(如神经网络算法)并结合数值分析实现对地下中子能电站状态的预判分析，当预测值超过预警值时，直接反馈指令，或者可以启动专家系统，经专家论证后得到反馈指令，反馈控制模块42根据反馈指令可以实现反馈控制功能。

如图8所示，数据分析模块41根据状态数据，利用数理统计方法或其他方法消除误差(如加权滑动平均滤波等)得到时程曲线。在本发明的实施方式中，时程曲线包括：应力-时间曲线，应变-时间曲线，位移-时间曲线，温度-时间曲线及离子浓度-时间曲线。

基于该时程曲线，数据分析模块41利用神经网络算法进行训练，得到预测应力-时间曲线、预测应变-时间曲线、预测位移-时间曲线、预测温度-时间曲线及预测离子浓度-时间曲线，根据各个曲线，可以实现下一时段状态预测。当根据各个曲线得到的预测值超过预警值时，生成对应的反馈指令，反馈控制模块42根据反馈指令可以实现反馈控制功能，数据采集控制模块2可以根据反馈指令对所述地下中子能电站进行调节。

数据分析模块41还可以利用数值分析方法和优化算法(包括遗传算法、神经网络算法等)对结构体系的核心参数进行反馈，并预测围岩的稳定性、结构的承载力、温度场、渗流场及化学场。当安全系数及温度等值超过预警值时，也将生成对应的反馈指令，反馈控制模块42根据反馈指令可以实现反馈控制功能，数据采集控制模块2可以根据反馈指令对所述地下中子能电站进行调节。

如图9所示，数据分析模块41还可以建立热-水-力-化学多场耦合模型(基于多孔介质理论，实现四场的耦合)，对比热-水-力-化学多场耦合模型的计算结果与实际监测数据，以两者间的误差最小为目标，反馈分析热-水-力-化学模型的核心参数，比如热传导系数、渗透系数和岩体的等效弹性模量等。然后，采用反馈优化后的核心参数，进行再次计算，预测下一阶段隧道洞室的热、水、力、化学状态，并基于隧洞安全准则(结构的抗拉、抗弯、抗渗强度以及温度界限、核素迁移等)，计算结构的安全系数，评估隧洞的稳定性和整体安全状态，当安全系数小于1.05时应启动预警方案。

本发明实施例的地下中子能电站监测系统，能够解决地下中子能电站结构体系的热、水、力和化学(放射性)状态的监测问题，依据监测数据的智能分析和预测，可及时反馈控制信号，通过现场控制，实现地下结构体的热、水、力、化学状态控制，进而确保地下中子能电站的安全。

基于与上述地下中子能电站监测系统相同的发明构思，本发明实施例提供了一种地下中子能电站监测方法，该地下中子能电站监测方法可以应用于上述地下中子能电站监测系统，关于地下中子能电站监测系统的具体描述，在此不再赘述。

图10为本发明实施例的地下中子能电站监测方法流程图，如图10所示，该地下中子能电站监测方法包括如下步骤：

S1001：现场数据监测元件系统测量不同测点的状态数据，所述状态数据包含：热力学状态量、水力学状态量、力学状态量及化学状态量；

S1002：数据采集控制模块采集所述状态数据，接收一远程终端系统反馈的控制指令，并根据所述控制指令对所述地下中子能电站进行调节；

S1003：信号传输系统接收所述状态数据，并将所述状态数据输出给所述远程终端系统，并将所述控制指令发送给所述数据采集控制模块；

S1004：所述远程终端系统接收所述状态数据，并根据所述状态数据进行下一时段状态预测及安全性预报。

一实施例中，如图11所示，S1004具体实施时，包括如下步骤：

S1101：根据所述状态数据生成时程曲线，并基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报；

S1102：判断预测结果是否超过预设的预警值；如果预测结果超过预设的预警值，执行S1103；

S1103：向所述数据采集控制模块反馈控制指令，以使所述数据采集控制模块对所述地下中子能电站进行调节。

具体实施时，时程曲线包括：应力-时间曲线，应变-时间曲线，位移-时间曲线，温度-时间曲线及离子浓度-时间曲线；基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报时，可以首先基于所述时程曲线，利用神经网络算法进行训练，得到预测应力-时间曲线、预测应变-时间曲线、预测位移-时间曲线、预测温度-时间曲线及预测离子浓度-时间曲线，实现下一时段状态预测；然后利用数值分析和优化算法对结构体系的核心参数进行反馈，并预测围岩稳定性、结构承载力、温度场、渗流场及化学场。

本发明实施例能够解决地下中子能电站结构体系的热、水、力和化学(放射性)状态的监测问题，依据监测数据的智能分析和预测，可及时反馈控制信号，通过现场控制，实现地下结构体的热、水、力、化学状态控制，进而确保地下中子能电站的安全。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种地下中子能电站监测系统，其特征在于，包括：现场数据监测元件系统、至少一数据采集控制模块、至少一信号传输系统及至少一远程终端系统；

所述现场数据监测元件系统，用于测量不同测点的状态数据，所述状态数据包含：热力学状态量、水力学状态量、力学状态量及化学状态量；

所述数据采集控制模块，连接所述现场数据监测元件系统，用于采集所述状态数据，接收所述远程终端系统反馈的控制指令，并根据所述控制指令向地下中子能电站的子系统发出动作指令；

所述信号传输系统，连接所述数据采集模块，用于接收所述状态数据，将所述状态数据输出给所述远程终端系统，并将所述控制指令发送给所述数据采集控制模块；

所述远程终端系统，连接所述信号传输系统，用于接收所述状态数据，并根据所述状态数据进行下一时段状态预测及安全性预报；当预测结果超过预设的预警值时，通过所述信号传输系统向所述采集控制模块发出所述控制指令。

2.根据权利要求1所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，所述现场数据监测元件系统设置在地下中子能电站的隧道的监测断面上；所述现场数据监测元件系统包括：

热力学状态监测元件，用于监测不同测点的热力学状态量；

水力学状态监测元件，用于监测不同测点的水力学状态量；

力学状态监测元件，用于监测不同测点的力学状态量；

化学状态监测元件，用于监测不同测点的化学状态量。

3.根据权利要求2所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，所述地下中子能电站的隧道沿隧道轴线方向划分为：中子源设备洞室区段，能量产生洞室区段及附属区段；

所述隧道每隔8m至10m布设一个力学监测断面上，所述力学状态监测元件布置于各所述力学监测断面上；

所述中子源设备洞室区段每隔5m至8m布设一个热力学监测断面，所述能量产生洞室区段每隔3m布设一个热力学监测断面，所述附属区段每隔10m至15m布设一个热力学监测断面，所述热力学状态监测元件布置在各所述热力学监测断面上；

所述中子源设备洞室区段每隔5m至8m布设一个水力学监测断面，所述能量产生洞室区段每隔3m布设一个水力学监测断面，所述附属区段每隔10m至15m布设一个水力学监测断面，所述水力学状态监测元件布置在各所述水力学监测断面上；

所述能量产生洞室区段每隔3m至5m布设一个化学监测断面，所述化学状态监测元件布置在各所述化学监测断面上。

4.根据权利要求3所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，每个力学监测断面上设置至少6个监测轴线，沿每条所述监测轴线，所述力学状态监测元件由洞内向洞外依次间隔2m，5m和10m设置；所述监测轴线的方向包括：拱顶方向、两个拱顶45°夹角方向、拱底及两个拱底45°夹角方向。

5.根据权利要求3所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，每个热力学监测断面上设置至少4个监测轴线，沿所述监测轴线，所述热力学状态监测元件由洞内向洞外依次间隔1m，2m，3m，5m和7m；所述监测轴线的方向包括：两个水平方向及两个竖直方向。

6.根据权利要求3所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，每个水力学监测断面上设置至少3个监测轴线，沿所述监测轴线，所述水力学状态监测元件由洞内向洞外依次1m，3m，5m，7m和10m；所述监测轴线的方向包括：竖直向上方向及两个与该竖直方向夹角为120度的方向。

7.根据权利要求3所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，每个化学监测断面上设置至少1个监测轴线，沿所述监测轴线，所述化学状态监测元件由洞内向洞外依次1m，1m，1m，3m，5m和10m。

8.根据权利要求1所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，所述远程终端系统具体用于：根据所述状态数据生成时程曲线，并基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报，当预测结果超过预设的预警值时，通过所述信号传输系统向所述采集控制模块发出所述控制指令。

9.根据权利要求8所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，所述远程终端系统包括：

数据分析模块，用于根据所述状态数据生成时程曲线，并基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报，并判断预测结果是否超过预设的预警值；

反馈控制模块，如果预测结果超过预设的预警值，向所述数据采集控制模块反馈控制指令，以使所述数据采集控制模块向地下中子能电站的子系统发出具体动作指令。

10.根据权利要求9所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，所述远程终端系统还包括：

数据显示模块，用于显示监测结果、预测结果及预警信息；

数据储存模块，用于借助硬盘及云存储进行数据存储；

移动客户端，用于进行数字化显示及人工预警。

11.根据权利要求9所述的地下中子能电站监测系统，其特征在于，所述时程曲线包括：应力-时间曲线，应变-时间曲线，位移-时间曲线，温度-时间曲线及离子浓度-时间曲线；基于所述时程曲线，所述数据分析模块利用神经网络算法进行训练，得到预测应力-时间曲线、预测应变-时间曲线、预测位移-时间曲线、预测温度-时间曲线及预测离子浓度-时间曲线，实现下一时段状态预测；利用数值分析方法和优化算法对结构体系的核心参数进行反馈，并预测围岩稳定性、结构承载力、温度场、渗流场及化学场。

12.一种地下中子能电站监测方法，其特征在于，包括：

现场数据监测元件系统测量不同测点的状态数据，所述状态数据包含：热力学状态量、水力学状态量、力学状态量及化学状态量；

数据采集控制模块采集所述状态数据，接收一远程终端系统反馈的控制指令，并根据所述控制指令向地下中子能电站的子系统发出具体动作指令；

信号传输系统接收所述状态数据，并将所述状态数据输出给所述远程终端系统，并将所述控制指令发送给所述数据采集控制模块；

所述远程终端系统接收所述状态数据，并根据所述状态数据进行下一时段状态预测及安全性预报。

13.根据权利要求12所述的地下中子能电站监测方法，其特征在于，所述远程终端系统接收所述状态数据，并根据所述状态数据进行下一时段状态预测及安全性预报，包括：

根据所述状态数据生成时程曲线，并基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报；并判断预测结果是否超过预设的预警值；

如果预测结果超过预设的预警值，向所述数据采集控制模块反馈控制指令，以使所述数据采集控制模块对所述地下中子能电站进行调节。

14.根据权利要求13所述的地下中子能电站监测方法，其特征在于，所述时程曲线包括：应力-时间曲线，应变-时间曲线，位移-时间曲线，温度-时间曲线及离子浓度-时间曲线；所述基于所述时程曲线进行下一时段状态预测及安全性预报，包括：

基于所述时程曲线，利用神经网络算法进行训练，得到预测应力-时间曲线、预测应变-时间曲线、预测位移-时间曲线、预测温度-时间曲线及预测离子浓度-时间曲线，实现下一时段状态预测；

利用数值分析方法和优化算法对结构体系的核心参数进行反馈，并预测围岩稳定性、结构承载力、温度场、渗流场预测及化学场。